节技术专栏
蒸馏程型化节
秦 娅1 刘德新1 姜 斌12 黄国强12 李鑫钢12
〔1天津学化工学院天津 3000722精馏技术国家工程研究中心天津 300072〕
摘 ：蒸馏程型化节炼油工业离程开展必然趋势针蒸馏装置型化程中面问题文提出蒸馏程型化理节策略开发出低液面梯度技术气液均匀分布技术抗堵塞技术配套系列塔件技术形成关键技术系统集成显著降低程耗时列举蒸馏程型化节关键技术成功应范例
关键词：蒸馏程型化节
中图分类号：TQ 0283 文献标识码：A 文章编号：1000–6613〔2007〕01–0090–07
Magnifying technology in distillation process and energy saving
QIN Ya 1LIU Dexin 1JIANG Bin 12HUANG Guoqiang 1 2LI Xingang 1 2
〔1 School of Chemical Engineering and TechnologyTianjin UniversityTianjin 3000722 National Engineering Research Center for Distillation TechnologyTianjin 300072〕
Abstract：The development tendency of largescale distillation units and energy conservation technology has been discussed The primary problems existing in industrializing largescale distillation equipments are pointed outthe magnifying & energy saving distillation technology developed by Tianjin Universitysuch as low liquidlevel gradient technologyuniform liquidvapor distribution technologyanticlogging technology and a series of tower internals technologyon the basis of modern mass transfer theoryhydrodynamicscalculation hydrodynamics & process system engineering theoryare introduced Some successful cases in popularizing the key technology are enumerated
Key words：distillation processmagnifying technologyenergy saving
收稿日期 2006–12–05
第作者简介 秦娅〔1979—〕女博士研究生联系 姜斌硕士生导师 022–27404701E–mail binjiang
精馏技术作程工业领域项关键性技术广泛应炼油等型化工离程现代精馏技术强调通关键设备型化实现规模效应精馏程型化现代化工行业开展必然方降低耗提高设备效率减少废物排放等方面具重意义然精馏装置型化程必然面放效应长周期运行等系列科学工程难题天津学现代传质理流体力学计算流体力学视化设计程系统工程等理研究根底形成精馏程型化系统集成关键技术提升传统精馏程技术水显著降低程耗文蒸馏程型化节技术型塔器设计中应作简介
1 蒸馏程型化节意义
蒸馏程型化炼油离程开展必然趋势炼油工业济效益规模密切相关炼油厂型化世界国普遍重视测算等规模单套装置双套装置投资约少24装置耗约减少19相规模3套装置投资单套装置增加约55耗增加约29般认型炼油厂10～20 Mt a宜2000年相2005年初世界炼厂数目756座减少674座减少1085％原油加工力增长105％炼厂均规模5 390 kta提高6 110 kta提高1342％[1]2000年国炼厂均规模约2 290 kta2005年已增长4 150 kta较提高国外炼油水相差距行业结构调整重道远[2]十五〞国规划建设十套千万吨级炼油装置已成国家重源战略未年着炼油装置结构断调整型常减压蒸馏装置进步开展国已进入开展型常减压蒸馏装置重时期
着济快速开展国已成第二源消费国中石油消费量呈逐年幅度升趋势石油安问题日趋显著2006年源蓝皮书中国源开展报告（2006）指出中国2004年原油进口达123亿吨首次突破亿吨关石油进口存度（净进口量占消费量例）达40％预计2021年达50％世界石油出口集中少数国家加缘政治素长期稳定保证石油供容易解决问题涉国家安重问题方面兴旺国家相国源利效率334％ 远低先进国家52％～55％[3]见国降低耗强度方面潜力采先进节技术优先做节约工作解决国源问题关键精馏化工离耗程占40降低精馏程耗精馏技术创新客观求蒸馏程型化节技术开发国源问题解决起极促进作
2 蒸馏程型化节关键技术开发
21 型化程中面问题
蒸馏程型化程中必然面方面问题：（1） 放效应装置达某指标通常低型试验结果产生谓放效应〞原着装置放物料流动传热传质等物理程素条件发生变化（2） 长周期般运行问题型装置开停工检修时间较长开停工时物料损耗较需采取种措施特做防腐防垢防止结焦等工作保证型装置长周期运转国外型装置检修周期3年[4]（3） 型化设备微变型控制装置规模扩必然带设备型化解决直径塔支撑结构微变形问题保证气液两相均匀接触实现物料均匀分布等问题重性艰巨性言喻（4） 高耗果装置规模增耗减少样规模难真正发挥应规模效益[5]
22 程分析模拟
作精馏程设计程分析工艺计算流程模拟关重流程模拟优化技术提高工厂济效益降低生产钱消装置瓶颈〞手段利计算机模拟精馏程操作日益受国外科研工作者关注
应稳态程模拟软件全工艺流程进行方案计算提高收率降低耗降低装置投资减少环境污染目标优选生产工艺流程单元间中间操作参数〔温度压强流速组成等〕中间操作参数做敏感性分析判断流程中单元操作性安性新产品新工艺研究开发前期开发行性进行量化评估提高程开发成功率
23 计算流体力学
气体液体广泛存然界工业工程中行复杂变计算流体力学〔CFD〕直科学工程计算中重挑战性领域年着计算机软硬件开展计算流体力学理方法断开展完善计算流体力学方法精确模拟精馏设备中流体流动特性已成精馏程塔板填料属气液两相流动传热传质程气体分布液体分布塔气液流动等存量相流体力学问题计算流体力学更着特殊意义传统数学分析难实现复杂边界条件复杂形状处理方面问题通计算流体力学解决
文项塔件进行流体力学性研究通流场分布模拟指导件设计开发时优化局部件结构实现流线形分布减少塔件压力降力图实现节
231 环形折返流气液分布器
型蒸馏装置气液两相进料进气速度高气体分布器设计坏直接影响塔器设计水开车效果双切环流挡板式进气分布器种性优良进气初始分布器击力较轴返气容易产生严重雾沫夹带设计需较高进料闪蒸段环形折返流气液离分布器〔见图1〕双切挡板式进料分布器设计根底外加设捕液吸器样根消液相夹带进入塔气体返更加均匀直径塔器更发挥填料塔板效率进料闪蒸空间高度降低分布器设计采Fluent流体力学计算软件流体塔流动进行分析结构设计结果进行验证图2环形折返流气液离分布器速度分布云图出着高度增加塔截面流场分布均匀度逐渐减速度场分布更加均匀气体分布均匀度压降评价气体分布器性坏重指标图3图4气体进料流速分布均匀度压降实验值模拟值拟结果处高度塔截面着进气速度增加均匀度降低压降增加符合塔流体般分布规律
图1 环形折返流气液离分布器三维效果图
〔a〕塔轴截面流场分布（X0）
〔b〕 塔径截面流场分布（Z0）
〔c〕塔径截面（Z15）
〔d〕塔径截面（Z18 ）
〔e〕塔径截面（Z20）
〔f〕塔径截面（Z25）
图2 环形折返流气液离分布器速度分布云图
图3 进料流速气体分布均匀度实验值
模拟值拟
图4 进料流速压降实验值模拟值拟
232 变孔径预分布
型槽式分布器般采中间进料预分布中部产生分流预分布直接影响整分布器液体分布均匀性假设分布均匀水段起始端会产生较液体震荡影响压头正常分布孔中液体分配拟复杂具种形式理够实现绝均匀液体分配等孔径预分布够满足液体预分布求时采变孔径开孔预分布进行液体初始分配流体流动极复杂采CFD进行模拟计算优化设计位置孔径图5图6分改良前进料孔流量分布图知优化开孔直径进料分布均匀性方面明显改善
24 视化设计
提高设计质量提高设计效率降低设计钱提高设计理水等文引入塔构件视化设计解决设计中突出问题复杂投影线生成问题漏标尺寸漏画图线问题机构关系运动关系分析讨问题等
国精馏装备制造行业已发生根性变化然制造业开展精馏塔器设计制造停留传统二维阶段设计工作中存重复性劳动
精馏塔件参数化设计效提高产品质量达国际先进水智化设计效减少设计时间降低设计钱数字化设计效促进制造业信息化计算机辅助制造图7图8分采视化方法设计ZUPAC系列规整填料槽式液体分布器三维效果图
图7 ZUPAC系列规整填料三维图
图8 槽式液体分布器三维图
25 结构优化
蒸馏装置型化必然面塔件结构优化填料支承装置例作支承塔填料床层填料支承装置求：①应具足够强度刚度 ②应具填料层空隙率开孔率防止发生液泛 ③结构合理利气液两相均匀分布阻力便拆装[6]
型塔支撑梁设计坏填料效率影响文铁路桥梁桁架设计原理支撑梁设计时采桁架支撑梁〔示意图见图9〕桁架支撑梁具强度高挠度等优点减压塔填料槽盘式集油箱支撑梁均采桁架支撑梁桁架支撑梁中间穿行利空间高度降低时改善支撑梁造成气流旋流击影响填料性发挥提高气体轴通透性水通透性液体轴通透性时支撑填料集油箱高度降低降低全塔高度通三维设计精确计算操作温度流场桁架梁强度刚度稳定性性
图9 桁架支撑梁
92 m塔径塔器填料支撑梁例应三维设计软件进行应力挠度稳定性核算工字梁进行计算结果见图10～图13桁架梁工字钢性拟见表1
图10 桁架梁等效应力分布
图11 工字梁等效应力分布
图12 桁架梁挠度变形
图13 工字梁挠度变形
表1 桁架梁工字钢拟
工程
挠度mm
等效应力MPa
金属消耗量kg
否影响气相分布
材料利率
桁架梁结构
489
932
5562
否
高
工字钢结构
513
931
8319
低
表1出等高桁架梁结构工字梁结构刚度强度根相金属消耗量存较差异工字梁结构桁架结构约消耗60％金属材料桁架结构工字梁结构等效应力分布图出工字梁结构应力分布均匀程度高桁架结构材料利率较低外工字梁结构会阻碍气相流动容易造成气相分布均影响离效率
炼油装置减压蒸馏型化节催化裂化吸收稳定程优化节精密离程差压蒸馏节例说明应情况
3 应实例
31 型减压蒸馏强化节技术
文介绍开发出具知识产权蒸馏程型化关键技术炼油工业连续刷新创造单套装置处理力初2 500 kt5 000 kt6 000kt8 000 kt直10 000 kt全国记录12 000 kt炼油力实现坚实根底
针炼油减压离装置节型化面气液分布流体力学传质传热等科学工程难点创造性综合应现代传递理流体力学计算流体力学系统分析优化等程强化手段方法建立炼油离程型化视化设计方法实现传质传热相流复杂体系目标离程强化优化采高效规整填料气液均布技术开发出型炼油减压蒸馏深度切割程强化关键集成技术设备实现型减压塔流线型低压降构件设计攻克型减压塔工程放程中带液面梯度气液分布均易堵塞跨度支撑难度等工程难点该技术应国首套10 000 kta规模加氢原料减压蒸馏装置单位耗降低24运行周期延长1倍减排二氧化硫30％该工程实施效果国外技术指标拟见表2表3
该工程应推广覆盖国炼油力80％推动国民济开展推动行业技术进步做出重奉献十五〞规划建设十套千万吨级炼油装置特天津市滨海新区炼油工程建设奠定坚实根底
表2 工程实施效果
工程
提供加氢原料kt·a－1
动子Pa05
蒸馏强度t·m－2·h－1
全塔压降mmHg
拔出率
二氧化硫排放速率kg·h－1
改造前
750
21
338
45
495
402
改造
设计值
1 500
362
705
10
505
362
标定值
1 700
465
796
8
609
25
表3 国外技术指标
工程
负荷率
连续运行周期年
耗kg（标油）·t－1
国外均水
80
3~4
1330
国际领先水
>90
5
1002
国均水
70左右
15~3
119
工程水
90
预计4年
10372
32 催化裂化吸收稳定系统节技术[7]
精馏程节种方法通流程改良采系统工程方法实现节效果更加显著吸收稳定系统催化裂化装置处理局部传统吸收解吸单塔双塔两种流程[8－10]双塔流程解吸塔冷进料热进料冷热两股进料3种进料方式[9]双股进料结合单股冷进料解吸气量少单股热进料效利稳定汽油热量优点克服缺点吸收塔解吸塔负荷均拟仅利改善吸收塔吸收效果减解吸塔底沸器负荷
值指出常规双股进料工艺中样组成温度物料分两股进入塔部位扰乱塔汽液相组成剖面冷热进料间局部存轴返混推动力降塔板效率严重恶化方面量气液混合进料会先冷40 ℃左右冷凝汽油局部稳定汽油加热然作热进料进入解吸塔先冷加热〞程质讲种量损耗课题组提出种节工艺流程具优点
（1） 采两级冷凝工艺幅度降低衡罐前冷负荷防止原流程中先冷加热耗程显著减少必耗二级冷凝凝缩油中C2含量明显减少解吸塔负荷降低解吸效果增强二级冷凝具备冷热两股进料优点冷热两股进料组成效防止返混
（2） 采解吸塔中部加设沸器工艺仅充分利稳定汽油余热解吸塔底部沸器负荷幅度降低
（3） 新流程传统双塔流程相衡罐前冷负荷约减少4197 总冷负荷占优势热负荷蒸汽耗量计算新流程节约4066 左右数流程模拟结果充分证明提出催化裂化吸收稳定系统新流程节方面取良效果未石油工业中获广泛应
33 精密离差压蒸馏节技术
炼油厂铂重整碳九芳烃中含邻〔间〕–甲乙苯均三甲苯偏三甲苯连三甲苯等分异构体中偏三甲苯均三甲苯连三甲苯等组分拟重机化工原料采重整碳九芳烃生产偏三甲苯均三甲苯连三甲苯等产品碳九芳烃组分系列分异构体相互间沸点差普通蒸馏塔器离十分困难工艺模拟计算生产实际说明蒸馏塔板数拟属精密分馏
碳九混合物离工艺分联工艺串联工艺联工艺分常压工艺差压热集成工艺锦州石化C9芳烃离装置原工艺常压方案采双常压塔课题组提出两套改良方案：常压优化进口方案差压方案通优化T2塔进料口位置减少热负荷实现节差压方案采常压塔减压塔：T1塔底沸器热负荷提供T2塔顶冷凝器需冷负荷3方案参数结果表4示见改良工艺节效果显著尤差压方案
表4 三种方案参数
方案
温度℃
热负荷M·kJ·h－1
蒸汽总量 t·h－1
偏三甲苯
常压方案耗拟
塔顶
塔底
冷负荷
加热负荷
纯度
收率
常压方案
T1
1609
1784
－120008
115384
546
986
8662
1
T2
1689
1855
常压优化进口方案
T1
1609
1784
－102114
97491
461
986
8662
848
T2
1689
1856
差压方案
T1
1285
1506
－62667
58365
276
99
9859
5142
T2
1983
2144
4 结
〔1〕蒸馏程型化节炼油工业离程开展必然趋势
〔2〕针型化程中面问题天津学开发出低液面梯度技术气液均匀分布技术抗堵塞技术配套系列塔件技术
〔3〕炼油装置减压蒸馏型化节催化裂化吸收稳定程优化节精密离程差压蒸馏节例介绍蒸馏程节措施说明蒸馏程节具潜力
〔4〕开展蒸馏程型化研究程节工程化应够极提高设备效率显著降低耗量减少废物排放提升行业技术水实现国际先进水规模效应具显著推动作
参 考 文 献
[1] 张德义 年世界炼油工业开展动态未趋势[J] 代石油石化200513〔8〕：5–11
[2] 张德义 世界炼油工业结构调整国启示[J] 石油化工技术济200521〔3〕：1–7
[3] 华贲 中国源形式炼油企业节问题[J] 炼油技术工程200535 （4）：1–5
[4] 徐承恩 炼油厂型化[J] 炼油设计199727〔5〕：1–4
[5] 赖周 国炼油厂型化探讨[J] 石油化工设备技术199617〔6〕：1–4
[6] 胡晖徐世民李鑫钢型填料塔技术工业应[J] 现代化工200525〔7〕：53–55
[7] 秦娅周文娟李鑫钢 催化裂化吸收稳定系统工艺节[J] 化工进展2006〔增刊〕：25
[8] 许学旺 催化裂化吸收稳定装置调查报告[J] 炼油设计199323〔2〕：14–21
[9] 李鑫钢孙津生姜斌等催化裂化吸收稳定程模拟分析[J] 石油化工设计199613〔2〕：45–53
[10] 郑陵杜英生孙津生等 催化裂化吸收稳定系统技术改造[J] 石油化工设计199411（4）：39–4563
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蒸馏程型化节
秦 娅1 刘德新1 姜 斌12 黄国强12 李鑫钢12
〔1天津学化工学院天津 3000722精馏技术国家工程研究中心天津 300072〕
摘 ：蒸馏程型化节炼油工业离程开展必然趋势针蒸馏装置型化程中面问题文提出蒸馏程型化理节策略开发出低液面梯度技术气液均匀分布技术抗堵塞技术配套系列塔件技术形成关键技术系统集成显著降低程耗时列举蒸馏程型化节关键技术成功应范例
关键词：蒸馏程型化节
中图分类号：TQ 0283 文献标识码：A 文章编号：1000–6613〔2007〕01–0090–07
Magnifying technology in distillation process and energy saving
QIN Ya 1LIU Dexin 1JIANG Bin 12HUANG Guoqiang 1 2LI Xingang 1 2
〔1 School of Chemical Engineering and TechnologyTianjin UniversityTianjin 3000722 National Engineering Research Center for Distillation TechnologyTianjin 300072〕
Abstract：The development tendency of largescale distillation units and energy conservation technology has been discussed The primary problems existing in industrializing largescale distillation equipments are pointed outthe magnifying & energy saving distillation technology developed by Tianjin Universitysuch as low liquidlevel gradient technologyuniform liquidvapor distribution technologyanticlogging technology and a series of tower internals technologyon the basis of modern mass transfer theoryhydrodynamicscalculation hydrodynamics & process system engineering theoryare introduced Some successful cases in popularizing the key technology are enumerated
Key words：distillation processmagnifying technologyenergy saving
收稿日期 2006–12–05
第作者简介 秦娅〔1979—〕女博士研究生联系 姜斌硕士生导师 022–27404701E–mail binjiang
精馏技术作程工业领域项关键性技术广泛应炼油等型化工离程现代精馏技术强调通关键设备型化实现规模效应精馏程型化现代化工行业开展必然方降低耗提高设备效率减少废物排放等方面具重意义然精馏装置型化程必然面放效应长周期运行等系列科学工程难题天津学现代传质理流体力学计算流体力学视化设计程系统工程等理研究根底形成精馏程型化系统集成关键技术提升传统精馏程技术水显著降低程耗文蒸馏程型化节技术型塔器设计中应作简介
1 蒸馏程型化节意义
蒸馏程型化炼油离程开展必然趋势炼油工业济效益规模密切相关炼油厂型化世界国普遍重视测算等规模单套装置双套装置投资约少24装置耗约减少19相规模3套装置投资单套装置增加约55耗增加约29般认型炼油厂10～20 Mt a宜2000年相2005年初世界炼厂数目756座减少674座减少1085％原油加工力增长105％炼厂均规模5 390 kta提高6 110 kta提高1342％[1]2000年国炼厂均规模约2 290 kta2005年已增长4 150 kta较提高国外炼油水相差距行业结构调整重道远[2]十五〞国规划建设十套千万吨级炼油装置已成国家重源战略未年着炼油装置结构断调整型常减压蒸馏装置进步开展国已进入开展型常减压蒸馏装置重时期
着济快速开展国已成第二源消费国中石油消费量呈逐年幅度升趋势石油安问题日趋显著2006年源蓝皮书中国源开展报告（2006）指出中国2004年原油进口达123亿吨首次突破亿吨关石油进口存度（净进口量占消费量例）达40％预计2021年达50％世界石油出口集中少数国家加缘政治素长期稳定保证石油供容易解决问题涉国家安重问题方面兴旺国家相国源利效率334％ 远低先进国家52％～55％[3]见国降低耗强度方面潜力采先进节技术优先做节约工作解决国源问题关键精馏化工离耗程占40降低精馏程耗精馏技术创新客观求蒸馏程型化节技术开发国源问题解决起极促进作
2 蒸馏程型化节关键技术开发
21 型化程中面问题
蒸馏程型化程中必然面方面问题：（1） 放效应装置达某指标通常低型试验结果产生谓放效应〞原着装置放物料流动传热传质等物理程素条件发生变化（2） 长周期般运行问题型装置开停工检修时间较长开停工时物料损耗较需采取种措施特做防腐防垢防止结焦等工作保证型装置长周期运转国外型装置检修周期3年[4]（3） 型化设备微变型控制装置规模扩必然带设备型化解决直径塔支撑结构微变形问题保证气液两相均匀接触实现物料均匀分布等问题重性艰巨性言喻（4） 高耗果装置规模增耗减少样规模难真正发挥应规模效益[5]
22 程分析模拟
作精馏程设计程分析工艺计算流程模拟关重流程模拟优化技术提高工厂济效益降低生产钱消装置瓶颈〞手段利计算机模拟精馏程操作日益受国外科研工作者关注
应稳态程模拟软件全工艺流程进行方案计算提高收率降低耗降低装置投资减少环境污染目标优选生产工艺流程单元间中间操作参数〔温度压强流速组成等〕中间操作参数做敏感性分析判断流程中单元操作性安性新产品新工艺研究开发前期开发行性进行量化评估提高程开发成功率
23 计算流体力学
气体液体广泛存然界工业工程中行复杂变计算流体力学〔CFD〕直科学工程计算中重挑战性领域年着计算机软硬件开展计算流体力学理方法断开展完善计算流体力学方法精确模拟精馏设备中流体流动特性已成精馏程塔板填料属气液两相流动传热传质程气体分布液体分布塔气液流动等存量相流体力学问题计算流体力学更着特殊意义传统数学分析难实现复杂边界条件复杂形状处理方面问题通计算流体力学解决
文项塔件进行流体力学性研究通流场分布模拟指导件设计开发时优化局部件结构实现流线形分布减少塔件压力降力图实现节
231 环形折返流气液分布器
型蒸馏装置气液两相进料进气速度高气体分布器设计坏直接影响塔器设计水开车效果双切环流挡板式进气分布器种性优良进气初始分布器击力较轴返气容易产生严重雾沫夹带设计需较高进料闪蒸段环形折返流气液离分布器〔见图1〕双切挡板式进料分布器设计根底外加设捕液吸器样根消液相夹带进入塔气体返更加均匀直径塔器更发挥填料塔板效率进料闪蒸空间高度降低分布器设计采Fluent流体力学计算软件流体塔流动进行分析结构设计结果进行验证图2环形折返流气液离分布器速度分布云图出着高度增加塔截面流场分布均匀度逐渐减速度场分布更加均匀气体分布均匀度压降评价气体分布器性坏重指标图3图4气体进料流速分布均匀度压降实验值模拟值拟结果处高度塔截面着进气速度增加均匀度降低压降增加符合塔流体般分布规律
图1 环形折返流气液离分布器三维效果图
〔a〕塔轴截面流场分布（X0）
〔b〕 塔径截面流场分布（Z0）
〔c〕塔径截面（Z15）
〔d〕塔径截面（Z18 ）
〔e〕塔径截面（Z20）
〔f〕塔径截面（Z25）
图2 环形折返流气液离分布器速度分布云图
图3 进料流速气体分布均匀度实验值
模拟值拟
图4 进料流速压降实验值模拟值拟
232 变孔径预分布
型槽式分布器般采中间进料预分布中部产生分流预分布直接影响整分布器液体分布均匀性假设分布均匀水段起始端会产生较液体震荡影响压头正常分布孔中液体分配拟复杂具种形式理够实现绝均匀液体分配等孔径预分布够满足液体预分布求时采变孔径开孔预分布进行液体初始分配流体流动极复杂采CFD进行模拟计算优化设计位置孔径图5图6分改良前进料孔流量分布图知优化开孔直径进料分布均匀性方面明显改善
24 视化设计
提高设计质量提高设计效率降低设计钱提高设计理水等文引入塔构件视化设计解决设计中突出问题复杂投影线生成问题漏标尺寸漏画图线问题机构关系运动关系分析讨问题等
国精馏装备制造行业已发生根性变化然制造业开展精馏塔器设计制造停留传统二维阶段设计工作中存重复性劳动
精馏塔件参数化设计效提高产品质量达国际先进水智化设计效减少设计时间降低设计钱数字化设计效促进制造业信息化计算机辅助制造图7图8分采视化方法设计ZUPAC系列规整填料槽式液体分布器三维效果图
图7 ZUPAC系列规整填料三维图
图8 槽式液体分布器三维图
25 结构优化
蒸馏装置型化必然面塔件结构优化填料支承装置例作支承塔填料床层填料支承装置求：①应具足够强度刚度 ②应具填料层空隙率开孔率防止发生液泛 ③结构合理利气液两相均匀分布阻力便拆装[6]
型塔支撑梁设计坏填料效率影响文铁路桥梁桁架设计原理支撑梁设计时采桁架支撑梁〔示意图见图9〕桁架支撑梁具强度高挠度等优点减压塔填料槽盘式集油箱支撑梁均采桁架支撑梁桁架支撑梁中间穿行利空间高度降低时改善支撑梁造成气流旋流击影响填料性发挥提高气体轴通透性水通透性液体轴通透性时支撑填料集油箱高度降低降低全塔高度通三维设计精确计算操作温度流场桁架梁强度刚度稳定性性
图9 桁架支撑梁
92 m塔径塔器填料支撑梁例应三维设计软件进行应力挠度稳定性核算工字梁进行计算结果见图10～图13桁架梁工字钢性拟见表1
图10 桁架梁等效应力分布
图11 工字梁等效应力分布
图12 桁架梁挠度变形
图13 工字梁挠度变形
表1 桁架梁工字钢拟
工程
挠度mm
等效应力MPa
金属消耗量kg
否影响气相分布
材料利率
桁架梁结构
489
932
5562
否
高
工字钢结构
513
931
8319
低
表1出等高桁架梁结构工字梁结构刚度强度根相金属消耗量存较差异工字梁结构桁架结构约消耗60％金属材料桁架结构工字梁结构等效应力分布图出工字梁结构应力分布均匀程度高桁架结构材料利率较低外工字梁结构会阻碍气相流动容易造成气相分布均影响离效率
炼油装置减压蒸馏型化节催化裂化吸收稳定程优化节精密离程差压蒸馏节例说明应情况
3 应实例
31 型减压蒸馏强化节技术
文介绍开发出具知识产权蒸馏程型化关键技术炼油工业连续刷新创造单套装置处理力初2 500 kt5 000 kt6 000kt8 000 kt直10 000 kt全国记录12 000 kt炼油力实现坚实根底
针炼油减压离装置节型化面气液分布流体力学传质传热等科学工程难点创造性综合应现代传递理流体力学计算流体力学系统分析优化等程强化手段方法建立炼油离程型化视化设计方法实现传质传热相流复杂体系目标离程强化优化采高效规整填料气液均布技术开发出型炼油减压蒸馏深度切割程强化关键集成技术设备实现型减压塔流线型低压降构件设计攻克型减压塔工程放程中带液面梯度气液分布均易堵塞跨度支撑难度等工程难点该技术应国首套10 000 kta规模加氢原料减压蒸馏装置单位耗降低24运行周期延长1倍减排二氧化硫30％该工程实施效果国外技术指标拟见表2表3
该工程应推广覆盖国炼油力80％推动国民济开展推动行业技术进步做出重奉献十五〞规划建设十套千万吨级炼油装置特天津市滨海新区炼油工程建设奠定坚实根底
表2 工程实施效果
工程
提供加氢原料kt·a－1
动子Pa05
蒸馏强度t·m－2·h－1
全塔压降mmHg
拔出率
二氧化硫排放速率kg·h－1
改造前
750
21
338
45
495
402
改造
设计值
1 500
362
705
10
505
362
标定值
1 700
465
796
8
609
25
表3 国外技术指标
工程
负荷率
连续运行周期年
耗kg（标油）·t－1
国外均水
80
3~4
1330
国际领先水
>90
5
1002
国均水
70左右
15~3
119
工程水
90
预计4年
10372
32 催化裂化吸收稳定系统节技术[7]
精馏程节种方法通流程改良采系统工程方法实现节效果更加显著吸收稳定系统催化裂化装置处理局部传统吸收解吸单塔双塔两种流程[8－10]双塔流程解吸塔冷进料热进料冷热两股进料3种进料方式[9]双股进料结合单股冷进料解吸气量少单股热进料效利稳定汽油热量优点克服缺点吸收塔解吸塔负荷均拟仅利改善吸收塔吸收效果减解吸塔底沸器负荷
值指出常规双股进料工艺中样组成温度物料分两股进入塔部位扰乱塔汽液相组成剖面冷热进料间局部存轴返混推动力降塔板效率严重恶化方面量气液混合进料会先冷40 ℃左右冷凝汽油局部稳定汽油加热然作热进料进入解吸塔先冷加热〞程质讲种量损耗课题组提出种节工艺流程具优点
（1） 采两级冷凝工艺幅度降低衡罐前冷负荷防止原流程中先冷加热耗程显著减少必耗二级冷凝凝缩油中C2含量明显减少解吸塔负荷降低解吸效果增强二级冷凝具备冷热两股进料优点冷热两股进料组成效防止返混
（2） 采解吸塔中部加设沸器工艺仅充分利稳定汽油余热解吸塔底部沸器负荷幅度降低
（3） 新流程传统双塔流程相衡罐前冷负荷约减少4197 总冷负荷占优势热负荷蒸汽耗量计算新流程节约4066 左右数流程模拟结果充分证明提出催化裂化吸收稳定系统新流程节方面取良效果未石油工业中获广泛应
33 精密离差压蒸馏节技术
炼油厂铂重整碳九芳烃中含邻〔间〕–甲乙苯均三甲苯偏三甲苯连三甲苯等分异构体中偏三甲苯均三甲苯连三甲苯等组分拟重机化工原料采重整碳九芳烃生产偏三甲苯均三甲苯连三甲苯等产品碳九芳烃组分系列分异构体相互间沸点差普通蒸馏塔器离十分困难工艺模拟计算生产实际说明蒸馏塔板数拟属精密分馏
碳九混合物离工艺分联工艺串联工艺联工艺分常压工艺差压热集成工艺锦州石化C9芳烃离装置原工艺常压方案采双常压塔课题组提出两套改良方案：常压优化进口方案差压方案通优化T2塔进料口位置减少热负荷实现节差压方案采常压塔减压塔：T1塔底沸器热负荷提供T2塔顶冷凝器需冷负荷3方案参数结果表4示见改良工艺节效果显著尤差压方案
表4 三种方案参数
方案
温度℃
热负荷M·kJ·h－1
蒸汽总量 t·h－1
偏三甲苯
常压方案耗拟
塔顶
塔底
冷负荷
加热负荷
纯度
收率
常压方案
T1
1609
1784
－120008
115384
546
986
8662
1
T2
1689
1855
常压优化进口方案
T1
1609
1784
－102114
97491
461
986
8662
848
T2
1689
1856
差压方案
T1
1285
1506
－62667
58365
276
99
9859
5142
T2
1983
2144
4 结
〔1〕蒸馏程型化节炼油工业离程开展必然趋势
〔2〕针型化程中面问题天津学开发出低液面梯度技术气液均匀分布技术抗堵塞技术配套系列塔件技术
〔3〕炼油装置减压蒸馏型化节催化裂化吸收稳定程优化节精密离程差压蒸馏节例介绍蒸馏程节措施说明蒸馏程节具潜力
〔4〕开展蒸馏程型化研究程节工程化应够极提高设备效率显著降低耗量减少废物排放提升行业技术水实现国际先进水规模效应具显著推动作
参 考 文 献
[1] 张德义 年世界炼油工业开展动态未趋势[J] 代石油石化200513〔8〕：5–11
[2] 张德义 世界炼油工业结构调整国启示[J] 石油化工技术济200521〔3〕：1–7
[3] 华贲 中国源形式炼油企业节问题[J] 炼油技术工程200535 （4）：1–5
[4] 徐承恩 炼油厂型化[J] 炼油设计199727〔5〕：1–4
[5] 赖周 国炼油厂型化探讨[J] 石油化工设备技术199617〔6〕：1–4
[6] 胡晖徐世民李鑫钢型填料塔技术工业应[J] 现代化工200525〔7〕：53–55
[7] 秦娅周文娟李鑫钢 催化裂化吸收稳定系统工艺节[J] 化工进展2006〔增刊〕：25
[8] 许学旺 催化裂化吸收稳定装置调查报告[J] 炼油设计199323〔2〕：14–21
[9] 李鑫钢孙津生姜斌等催化裂化吸收稳定程模拟分析[J] 石油化工设计199613〔2〕：45–53
[10] 郑陵杜英生孙津生等 催化裂化吸收稳定系统技术改造[J] 石油化工设计199411（4）：39–4563
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